Гамма спектроскопийн NaI (Tl) илрүүлэгчтэй олон сувгийн анализатор MCA: 5 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Сайн байна уу

Гамма спектроскопийг сонирхож буй бүх хүмүүст урьж байна. Энэхүү богино өгүүлэлд би гар хийцийн DIY гамма спектроскопийн детекторыг MCA-тай хэрхэн яаж хийх талаар өөрийн ажлын бүртгэлийн явцыг хуваалцахыг хүсч байна. Энэ бол хөтөч биш, би зөвхөн үйл явцын зургийг хуваалцдаг.

Төслийг эхлүүлэхдээ би шугаман чанар сайтай, FWHM% нарийвчлалтай 8% -иас бага зөөврийн батерейгаар ажилладаг төхөөрөмж хийхээр шийдсэн. Энэхүү хэлхээ нь фото үржүүлэгч хоолойд өндөр хүчдэлийг бий болгож, импульсийн хэлбэрийг боловсруулдаг аналог электрон төхөөрөмжтэй бөгөөд импульс тоолох, спектрийг шинжлэх дижитал электрон төхөөрөмжтэй.

Алхам 1: NaI (Tl) илрүүлэгч хийх

Детекторыг R9420 Hamamtsu фото үржүүлэгч хоолой, 30x40 мм NaI (Tl) сцинтилляцийн болороор бүтээжээ. Кристал нь хоолойн фото катодын цонхонд оптик байдлаар холбогддог. Фото катод руу гадны гэрлийн фотон орохоос сэргийлэхийн тулд хоолойг хэд хэдэн давхар цахилгаан соронзон хальсаар хучсан байдаг. Гамма туяа болор руу цохиход PMT хоолойгоор илрүүлэх зориулалттай бичил гэрлийн флэш үүсгэдэг. Гэрлийн гэрлийн эрч хүч нь гамма туяаны энергийн талаархи мэдээллийг агуулдаг.

PMT хоолойг жолоодохын тулд бидэнд өндөр хүчдэл хэрэгтэй. Би бяцхан, тогтворжуулсан 5V-аас 1000В хүртэл хөрвүүлэгч бүтээсэн. Гамма спектроскопи хийхдээ температурын сайн нөхөн олговор, урт хугацааны тогтвортой байдал бүхий хатуу зохицуулалттай өндөр хүчдэл хэрэгтэй. Орчин үеийн электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь энэ загварыг бий болгох боломжийг олгодог.

Драйвер нь анодын утсан дээр шууд суурилуулсан динодын хүчдэл хуваагч, импульс боловсруулах цэнэг мэдрэмтгий өсгөгчийг агуулдаг. Энэхүү авсаархан загвар нь дуу чимээ багатай бөгөөд газрын гогцооноос зайлсхийхэд тусалдаг.

Гэрийн токарийн машин дээр хөнгөн цагаан хоолойгоор хийсэн хашлага. Би мэргэжлийн CNC биш, бүх зүйлийг гараар хийдэг.

Хавтасны доор (зураг дээр харуулаагүй) би LiPO зай, цэнэглэгч, LED заагчтай нэмэлт жижиг самбар суулгасан. Кабель холбоход детектор автоматаар асдаг. Батерейг ижил кабель болон 5V адаптераар цэнэглэж болно.

Та детектороос импульсийн хэлбэрийн ердийн дэлгэцийг харах боломжтой. Үүнийг компьютер дээр суурилсан MCA програм хангамж, жишээлбэл PRA, Theremino эсвэл BecqMonitor2011 дээр ашиглаж болно. Эдгээр програм хангамж нь дохиог шинжлэхийн тулд аудио тэрэг ашигладаг.

Өндөр хүчдэл ба өсгөгчийн оновчтой тохиргоог олохын тулд 2 эсвэл 3 оройн дараа детекторын тохиргоонд зарцуулсан бөгөөд энэ нь маш сайн шугаман байдалтай, 662keV дээр ~ 7.30% FWHM% болж дуусдаг.

Илрүүлэгчийг шалгахын тулд би 24 битийн аудио адаптертай BecqMonitor2011 үнэгүй програмыг ашигласан.

Алхам 2: Зөөврийн MCA хийх

Би детектороо зөөврийн төхөөрөмж болгон ашиглахаар төлөвлөж байсан тул CSV форматаар uSD тэрэг рүү дохио авах, спектрийг хадгалах чадвартай олон сувгийн анализатор хийсэн.

Би MHH-95A хашлага ашиглаж, энэ хашлагад тохирсон MCA-ийн ПХБ-ийн загварыг бүтээсэн. MCA нь 10 битийн ADC 1024 суваг бүхий 8 битийн PIC18 микропроцессортой.

128x64 дэлгэц нь спектрийн зөвхөн хэсэгчилсэн мэдээллийг харуулдаг. Бүрэн 1024 бинкийн өгөгдлийг SD тэргэн дээр хадгалдаг бөгөөд дараа нь BecqMonitor2011 нээх боломжтой.

MCA электроник нь 2xAA батерейгаар ажилладаг. Энэ нь програм хангамжийг хянах 2 товчлууртай, асаах/унтраах нэг товчлууртай.

Алхам 3: Үр дүн

Бүх тохиргоо нь 20 кВ-3000 кВ-ын хүрээнд гамма энергийг илрүүлж чаддаг, сайн шугаман шинж чанартай, 662 кВ-д ~ 7.30% FWHM% байдаг.

Эхний спектр нь Cs-137 бүртгэлийн хуваарийн 1 цаг юм. Та мөн Ka-40-ийг 1460keV дээрээс харж болно

Хоёрдахь спектр бол эртний радий цаг бөгөөд 30 минутын шугаман масштабтай Ra-226 юм

Гурав дахь спектр бол эртний радиум цаг Ra-226 бүртгэл юм. масштаб 30 минут

Дөрөв дэх спектр бол Thori-232 модны дэнлүүний манти юм. масштаб 30 минут

Энэ нийтлэл нь таны дараагийн бүтээлд урам зориг өгөх болно гэж найдаж байна!

Алхам 4: Дүгнэлт ба өртөг

Төсөл хямд биш. Надад энэ төсөлд ашигласан хэсэг бүрийн зардлын нарийвчилсан дүн байдаггүй, гэхдээ хамгийн үнэтэй нь:

1. NaI (Tl) болор. Би энэ дээжийг 200 орчим доллараар шинээр худалдаж авсан. Энэ нь баталгаатай нарийвчлалтай бөгөөд өнөө үед үйлдвэрлэгдсэн тул ихэвчлэн үнэтэй байдаг. Хуучин хувьцааны талстууд миний туршлагад асуудалтай байдаг.

2. R9420 Photomultiplier хоолой. $ 60 Миний ашиглаж байсан PMT хоолой шинэ биш, гэхдээ найдвартай нийлүүлэгчээс авсан сайн нөхцөлд байна.

3. Хашлага үйлдвэрлэл. Би өөрөө үүнийг хийдэг ч гэсэн маш их цаг хугацаа шаардагддаг. Миний худалдаж авдаг материал маш бага үнэтэй байдаг, жишээлбэл хоолой, хөнгөн цагаан саваа, хуванцар нь тээвэрлэлтийг оруулаад ойролцоогоор 100 долларын үнэтэй байж болохоос гадна багаж хэрэгсэл, оруулга гэх мэтийг боловсруулах зардлыг нэмж тооцох шаардлагатай болдог.

4. Электроникийн загварчлал, ПХБ -ийн үйлдвэрлэл. Зардал өндөр - $$$$, би энэ сэдэвт зарцуулсан цаг, өдөр, сарыг тоолж чаддаггүй. Нэмж дурдахад би ebay-ali электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн өртөг багатай байдлаас зайлсхийхийг хичээдэг. MCA микропроцессорын програм хангамжийг миний бичсэн. Надад хэт их нөөц, цаг хугацаа шаардагдсан, хувиараа бизнес эрхлэгч, оюутны хувьд би эх файлуудаа хуваалцахгүй байхаар шийдсэн, учир нь энэ нь миний зардлыг хэзээ ч нөхөхгүй, уучлаарай. Гэхдээ хэрэв та бүтээлч сэтгэлгээтэй, хамтын ажиллагаанд нээлттэй байвал надад бизнесийн хамтын ажиллагааны саналаа бичээрэй.

5. Кабель, залгуур, батерей, материал, цавуу, соронзон хальс гэх мэт бусад бүх эд анги нь ойролцоогоор 100 долларын үнэтэй байдаг.

Дүгнэлт: Миний бодлоор төсөл маш сайн гүйцэтгэлтэй байна. Би хоол хүнс, мөөг, жимс жимсгэний шинжилгээ хийх, борооны уснаас радоны охидыг хайж олох, 20кВ-3000кВ гамма энергийн хүрээнд цацраг идэвхт изотопыг илрүүлэх бетон материал эсвэл эрдэс бодисыг туршиж үзэх боломжтой. DIY төсөл болох өндөр өртөгтэй байсан ч мэргэжлийн лабораторийн гамма спектрометртэй харьцуулбал маш хямд хэвээр байх болно. Хамгийн түгээмэл бөгөөд аюултай гамма изотопуудыг төхөөрөмж амархан илрүүлж чаддаг.